一种用于舰船辐射噪声和磁信号探测的无人水下运载器的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种用于舰船辐射噪声和磁信号探测的无人水下运载器。本发明包括首部导流罩、前部耐压壳体、中部耐压壳体、后部耐压壳体、尾部导流罩、数据采集与控制系统、弹性外皮囊、弹性内皮囊、常闭电磁阀、微型电动泵、伺服电机、丝杠传动机构、锂离子电池包、三叶导管桨装置、十字鳍舵装置、通信天线、北斗终端、惯性测量装置、测深仪、高度计、矢量水听器、A全向水听器、B全向水听器、C全向水听器、水声调制解调器、磁力仪。该水下运载器具有较高的机动性和较强的续航能力，推进系统冗余度高。该水下运载器自身特征信号弱且很难被对手探测到，使对方舰船无处遁形而海洋战场对己方单向透明，保证人员零伤亡。
【专利说明】一种用于舰船辐射噪声和磁信号探测的无人水下运载器
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及一种无人水下运载器，特别是一种用于舰船辐射噪声和磁信号探测的无人水下运载器。
[0003]
【背景技术】
[0004]由于舰船在海洋中航行时会产生多种物理场，如声场、磁场、红外场等，易于被探测及用导弹、鱼雷、水雷等武器实施攻击。随着隐身技术的发展，舰船特征信号越来越弱，探测难度逐渐增大。如低噪声螺旋桨技术、阻尼技术、浮筏技术、气幕降噪技术等措施的采用，辐射噪声得到了大幅降低；消磁技术的应用，有效提高了舰船磁性防护。目标特征信号减弱，需舰船近距离探测，一旦暴露发生冲突难以保证有生力量零伤亡。
[0005]
【发明内容】
[0006]针对现有技术存在的不足和缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种用于舰船辐射噪声和磁信号探测的无人水下运载器。其能够具有较高的机动性和较强的续航能力，推进系统冗余度高；能够具有自身特征信号弱且很难被对手探测到，使对方舰船无处遁形而海洋战场对己方单向透明，保证人员零伤亡。
[0007]本发明是通过下述技术方案来实现的，一种用于舰船辐射噪声和磁信号探测的无人水下运载器包括:首部导流罩、前部耐压壳体、中部耐压壳体、后部耐压壳体、尾部导流罩、数据采集与控制系统、弹性外皮囊、弹性内皮囊、常闭电磁阀、微型电动栗、伺服电机、丝杠传动机构、锂离子电池包、三叶导管桨装置、十字鳍舵装置、通信天线、北斗终端、惯性测量装置、测深仪、高度计、矢量水听器、A全向水听器、B全向水听器、C全向水听器、水声调制解调器、磁力仪。
[0008]所述的首部导流罩分别与高度计和矢量水听器机械连接。前部耐压壳体分别与数据采集与控制系统、惯性测量装置和磁力仪机械连接。中部耐压壳体分别与伺服电机、丝杠传动机构和锂离子电池包机械连接。后部耐压壳体分别与弹性内皮囊、常闭电磁阀和微型电动栗机械连接。尾部导流罩分别与弹性外皮囊、三叶导管桨装置、十字鳍舵装置、测深仪和水声调制解调器机械连接。十字鳍舵装置的右水平鳍与B全向水听器机械连接，左水平鳍与C全向水听器机械连接，上垂直鳍分别与通信天线、北斗终端和A全向水听器机械连接。
[0009]进一步，所述首部导流罩、前部耐压壳体、中部耐压壳体、后部耐压壳体和尾部导流罩为水下运载器的主体结构。首部导流罩和尾部导流罩均为非耐压结构、半椭球体外形，选用聚丙烯材料;耐压壳体由前部耐压壳体、中部耐压壳体和后部耐压壳体三段组成，均为圆柱体外形，选用铝合金材料。聚丙烯和铝合金均为无磁性材料，能提高电子设备的精确性。主体结构相邻舱段均由密封件和内部螺栓连接。
[0010]进一步，所述的伺服电机与丝杠传动机构的一端机械连接，丝杠传动机构的另一端与锂离子电池包机械连接，用于调节水下运载器的俯仰角。
[0011]进一步，所述的弹性外皮囊分别通过常闭电磁阀和微型电动栗与弹性内皮囊管路连接。弹性外皮囊和弹性内皮囊中充满了防冻液压油，用于调节水下运载器的浮力。
[0012]进一步，所述的锂离子电池包与数据采集与控制系统电路连接。数据采集与控制系统分别与常闭电磁阀、微型电动栗、伺服电机、三叶导管桨装置、十字鳍舵装置、通信天线、北斗终端、惯性测量装置、测深仪、高度计、矢量水听器、A全向水听器、B全向水听器、C全向水听器、水声调制解调器和磁力仪电路连接。
[0013]进一步，所述的测深仪用于定深控制，高度计用于水底避碰。当水下运载器位于水面时，利用北斗终端进行定位，利用通信天线与其他舰船、水下运载器和远程指挥控制中心进行无线通信。当水下运载器位于水下时，利用惯性测量装置进行自主导航，利用水声调制解调器与其他舰船和水下运载器进行水下通信、组网运行及协同探测。水下通信功能可以让水下运载器无需浮出水面，直接通过水下网络节点与指挥控制中心联络，增强了水下运载器的隐蔽性。
[0014]本发明的任务载荷由舰船辐射噪声信号探测系统和磁信号探测系统组成。舰船辐射噪声信号探测系统包括矢量水听器、A全向水听器、B全向水听器和C全向水听器。矢量水听器安装在首部导流罩的前端，远离干扰，用于测量噪声源的方向；A全向水听器、B全向水听器和C全向水听器用于对舰船的辐射噪声进行监测、识别和测距。由于水下运载器的自噪声很低，还可以用于海洋环境噪声的测量，为复杂海洋环境建模提供数据支撑，便于检测安静型舰船造成的微小环境变化。磁信号探测系统包括磁力仪，用于对舰船磁信号进行测量和评估。
[0015]本发明为混合推进型无人水下装备，兼具常规无人潜航器和新型水下滑翔机的优点。当水下运载器需要高机动性时，利用推进器驱动，三叶导管桨装置用于推进、十字鳍舵装置的水平鳍舵用于潜深控制、十字鳍舵装置的垂直鳍舵用于航向控制。当水下运载器需要高精度测量或要求持久高隐蔽性时，利用浮力驱动，让水下运载器在滑翔模式下采集数据。浮力调节机构包括弹性外皮囊、弹性内皮囊、常闭电磁阀和微型电动栗，用于调节水下运载器的排水体积和浮力，实现水下运载器的下潜和上浮。俯仰调节机构包括伺服电机、丝杠传动机构和锂离子电池包，用于调节水下运载器的俯仰角，下潜时使水下运载器姿态调节为俯首，上浮时使水下运载器姿态调节为昂首。十字鳍舵装置的水平鳍舵上产生的升力在水平方向的分力驱使水下运载器向前运动，十字鳍舵装置的垂直鳍舵用于航向控制。
[0016]本发明的有益效果:本发明所提供的一种用于舰船辐射噪声和磁信号探测的无人水下运载器具有较高的机动性和较强的续航能力，推进系统冗余度高。当水下运载器需要高机动性时，利用推进器驱动；当水下运载器需要高精度测量或要求持久高隐蔽性时，利用浮力驱动。该水下运载器自身特征信号弱且很难被对手探测到，使对方舰船无处遁形而海洋战场对己方单向透明，保证人员零伤亡。
[0017]
【附图说明】
[0018]图1是本发明的一种用于舰船辐射噪声和磁信号探测的无人水下运载器的中纵剖面图；
图2是本发明的一种用于舰船辐射噪声和磁信号探测的无人水下运载器的俯视图。
[0019]
【具体实施方式】
[0020]以下将结合附图和实施例对本发明的具体实施作进一步描述。
[0021]如图1所示，本发明包括:首部导流罩1、前部耐压壳体2、中部耐压壳体3、后部耐压壳体4、尾部导流罩5、数据采集与控制系统6、弹性外皮囊7、弹性内皮囊8、常闭电磁阀9、微型电动栗10、伺服电机11、丝杠传动机构12、锂离子电池包13、三叶导管桨装置14、十字鳍舵装置15、通信天线16、北斗终端17、惯性测量装置18、测深仪19、高度计20、矢量水听器21、A全向水听器22、B全向水听器23、C全向水听器24、水声调制解调器25、磁力仪26。
[0022]首部导流罩1、前部耐压壳体2、中部耐压壳体3、后部耐压壳体4和尾部导流罩5为水下运载器的主体结构。首部导流罩I和尾部导流罩5均为非耐压结构、半椭球体外形，选用聚丙烯材料;耐压壳体由前部耐压壳体2、中部耐压壳体3和后部耐压壳体4三段组成，均为圆柱体外形，选用铝合金材料。聚丙烯和铝合金均为无磁性材料，能提高电子设备的精确性。主体结构相邻舱段均由密封件和内部螺栓连接。
[0023]首部导流罩I分别与高度计20和矢量水听器21机械连接。前部耐压壳体2分别与数据采集与控制系统6、惯性测量装置18和磁力仪26机械连接。中部耐压壳体3分别与伺服电机11、丝杠传动机构12和锂离子电池包13机械连接。后部耐压壳体4分别与弹性内皮囊8、常闭电磁阀9和微型电动栗10机械连接。尾部导流罩5分别与弹性外皮囊7、三叶导管桨装置14、十字鳍舵装置15、测深仪19和水声调制解调器25机械连接。十字鳍舵装置15的右水平鳍与B全向水听器23机械连接，左水平鳍与C全向水听器24机械连接，上垂直鳍分别与通信天线16、北斗终端17和A全向水听器22机械连接。
[0024]伺服电机11与丝杠传动机构12的一端机械连接，丝杠传动机构12的另一端与锂离子电池包13机械连接，用于调节水下运载器的俯仰角。
[0025]弹性外皮囊7分别通过常闭电磁阀9和微型电动栗10与弹性内皮囊8管路连接。弹性外皮囊7和弹性内皮囊8中充满了防冻液压油，用于调节水下运载器的浮力。
[0026]锂离子电池包13与数据采集与控制系统6电路连接。数据采集与控制系统6分别与常闭电磁阀9、微型电动栗10、伺服电机11、三叶导管桨装置14、十字鳍舵装置15、通信天线16、北斗终端17、惯性测量装置18、测深仪19、高度计20、矢量水听器21、A全向水听器22、B全向水听器23、C全向水听器24、水声调制解调器25和磁力仪26电路连接。
[0027]测深仪19用于定深控制，高度计20用于水底避碰。当水下运载器位于水面时，利用北斗终端17进行定位，利用通信天线16与其他舰船、水下运载器和远程指挥控制中心进行无线通信。当水下运载器位于水下时，利用惯性测量装置18进行自主导航，利用水声调制解调器25与其他舰船和水下运载器进行水下通信、组网运行及协同探测。水下通信功能可以让水下运载器无需浮出水面，直接通过水下网络节点与指挥控制中心联络，增强了水下运载器的隐蔽性。
[0028]水下运载器的任务载荷由舰船辐射噪声信号探测系统和磁信号探测系统组成。舰船辐射噪声信号探测系统包括矢量水听器21、A全向水听器22、B全向水听器23和C全向水听器24。矢量水听器21安装在首部导流罩I的前端，远离干扰，用于测量噪声源的方向；A全向水听器22、B全向水听器23和C全向水听器24用于对舰船的辐射噪声进行监测、识别和测距。由于水下运载器的自噪声很低，还可以用于海洋环境噪声的测量，为复杂海洋环境建模提供数据支撑，便于检测安静型舰船造成的微小环境变化。磁信号探测系统包括磁力仪26，用于对舰船磁信号进行测量和评估。
[0029]水下运载器为混合推进型无人水下装备，兼具常规无人潜航器和新型水下滑翔机的优点。当水下运载器需要高机动性时，利用推进器驱动，三叶导管桨装置14用于推进、十字鳍舵装置15的水平鳍舵用于潜深控制、十字鳍舵装置15的垂直鳍舵用于航向控制。当水下运载器需要高精度测量或要求持久高隐蔽性时，利用浮力驱动，让水下运载器在滑翔模式下采集数据。浮力调节机构包括弹性外皮囊7、弹性内皮囊8、常闭电磁阀9和微型电动栗10，用于调节水下运载器的排水体积和浮力，实现水下运载器的下潜和上浮。俯仰调节机构包括伺服电机11、丝杠传动机构12和锂离子电池包13，用于调节水下运载器的俯仰角，下潜时使水下运载器姿态调节为俯首，上浮时使水下运载器姿态调节为昂首。十字鳍舵装置15的水平鳍舵上产生的升力在水平方向的分力驱使水下运载器向前运动，十字鳍舵装置15的垂直鳍舵用于航向控制。
[0030]显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种用于舰船辐射噪声和磁信号探测的无人水下运载器，其特征在于:包括首部导流罩(I)、前部耐压壳体(2)、中部耐压壳体(3)、后部耐压壳体(4)、尾部导流罩(5)、数据米集与控制系统(6)、弹性外皮囊(7)、弹性内皮囊(8)、常闭电磁阀(9)、微型电动栗(10)、伺服电机(11)、丝杠传动机构(12)、锂离子电池包(13)、三叶导管桨装置(14)、十字鳍舵装置(15)、通信天线(16)、北斗终端(17)、惯性测量装置(18)、测深仪(19)、高度计(20)、矢量水听器(21)、A全向水听器(22)、B全向水听器(23)、C全向水听器(24)、水声调制解调器(25)、磁力仪(26); 所述首部导流罩(I)分别与高度计(20)和矢量水听器(21)机械连接;前部耐压壳体(2)分别与数据采集与控制系统(6)、惯性测量装置(18)和磁力仪(26)机械连接；中部耐压壳体(3)分别与伺服电机(11)、丝杠传动机构(12)和锂离子电池包(13)机械连接;后部耐压壳体(4)分别与弹性内皮囊(8)、常闭电磁阀(9)和微型电动栗(10)机械连接;尾部导流罩(5)分别与弹性外皮囊(7)、三叶导管桨装置(14)、十字鳍舵装置(15)、测深仪(I9)和水声调制解调器(25)机械连接;十字鳍舵装置(15)的右水平鳍与B全向水听器(23)机械连接，左水平鳍与C全向水听器(24)机械连接，上垂直鳍分别与通信天线(16)、北斗终端(17)和A全向水听器(22)机械连接。2.按照权利要求1所述的一种用于舰船辐射噪声和磁信号探测的无人水下运载器，其特征在于:所述首部导流罩(1)、前部耐压壳体(2)、中部耐压壳体(3)、后部耐压壳体(4)和尾部导流罩(5)为水下运载器的主体结构;首部导流罩(I)和尾部导流罩(5)均为非耐压结构、半椭球体外形，选用聚丙烯材料;耐压壳体由所述前部耐压壳体(2)、中部耐压壳体(3)和后部耐压壳体(4)三段组成，均为圆柱体外形，选用铝合金材料。3.按照权利要求2所述的一种用于舰船辐射噪声和磁信号探测的无人水下运载器，其特征在于:所述聚丙烯和铝合金均为无磁性材料，能提高电子设备的精确性;主体结构相邻舱段均由密封件和内部螺栓连接。4.按照权利要求1所述的一种用于舰船辐射噪声和磁信号探测的无人水下运载器，其特征在于:所述伺服电机(11)与丝杠传动机构(12)的一端机械连接，丝杠传动机构(12)的另一端与锂离子电池包(13)机械连接，用于调节水下运载器的俯仰角。5.按照权利要求1所述的一种用于舰船辐射噪声和磁信号探测的无人水下运载器，其特征在于:所述弹性外皮囊(7)分别通过常闭电磁阀(9)和微型电动栗(10)与弹性内皮囊(8)管路连接;弹性外皮囊(7)和弹性内皮囊(8)中充满了防冻液压油，用于调节水下运载器的浮力。6.按照权利要求1所述的一种用于舰船辐射噪声和磁信号探测的无人水下运载器，其特征在于:所述锂离子电池包(13)与数据采集与控制系统(6)电路连接;数据采集与控制系统(6)分别与常闭电磁阀(9)、微型电动栗(10)、伺服电机(11)、三叶导管桨装置(14)、十字鳍舵装置(15)、通信天线(16)、北斗终端(17)、惯性测量装置(18)、测深仪(19)、高度计(20)、矢量水听器(21)、A全向水听器(22)、B全向水听器(23)、C全向水听器(24)、水声调制解调器(25)和磁力仪(26)电路连接。
【文档编号】B63G8/08GK105947154SQ201610405736
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月12日
【发明人】不公告发明人
【申请人】中国舰船研究设计中心